CN116157228A

CN116157228A - 金属箔的激光切断方法

Info

Publication number: CN116157228A
Application number: CN202180060357.7A
Authority: CN
Inventors: 松永启伍; 村山太郎; 酒井俊明; 茅原崇; 繁松孝
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 2020-07-20
Filing date: 2021-07-20
Publication date: 2023-05-23
Also published as: US20230150057A1; KR20230027199A; WO2022019311A1; EP4183516A1; JP7328456B2; JPWO2022019311A1

Abstract

在金属箔的激光切断方法中，例如通过向作为加工对象的金属箔的表面以1[MHz]以下的频率断续地照射激光的脉冲从而将该加工对象激光切断。另外，例如，也可以是，在频率为A[Hz]、并且脉冲的半峰全宽为B[s]的情况下，由Rd＝A×B×100表示的占空比Rd[％]为0.1以上且80以下。另外，也可以是，在半峰全宽为B且脉冲的1/e²宽度为F[s]的情况下由Rp＝F/B表示的脉冲比Rp为1以上且7以下，激光的M2光束质量为1.2以下，并且由脉冲照射的能量为0.1[mJ]以上。

Description

金属箔的激光切断方法

技术领域

本发明涉及金属箔的激光切断方法。

背景技术

作为将由金属材料制作加工对象切断的方法之一，已知有利用激光的照射进行的激光切断。激光切断是向加工对象的切断的部分照射激光并利用激光的能量使该部分熔融从而切断加工对象的方法(例如，参照非专利文献1)。

现有技术文献

非专利文献

非专利文献1：Patwa，Rahul，et al.“High speed laser cutting of electrodesfor advanced batteries.”International Congress on Applications of Lasers&Electro Optics.2010.

发明内容

发明要解决的课题

在加工对象为金属箔的情况下，该金属箔容易变形或者破损，因此当与更厚的金属构件的情况同样地设定激光切断中的各种参数时，存在难以得到所需要的质量的情况。

另外，在金属箔应用于例如电池的电极那样的情况下，谋求碎渣、溅射较少的更高质量的激光切断。

于是，本发明的课题之一例如在于得到能够将作为加工对象的金属箔激光切断的更加改善了的新的金属箔的激光切断方法。

用于解决课题的方案

本发明的金属箔的激光切断方法例如通过向作为加工对象的金属箔的表面以1[MHz]以下的频率断续地照射激光的脉冲从而将该加工对象激光切断。

在所述金属箔的激光切断方法中，在所述频率为A[Hz]、并且所述脉冲的半峰全宽为B[s]的情况下，由下式表示的占空比Rd[％]为0.1以上且80以下，

Rd＝A×B×100···(1)。

也可以是，在所述金属箔的激光切断方法中，也可以是，所述占空比Rd[％]为0.2以上且40以下。

在所述金属箔的激光切断方法中，也可以是，在所述半峰全宽为B且所述脉冲的1/e²宽度为F[s]的情况下由下式表示的脉冲比Rp为1以上且7以下，所述激光的M2光束质量为1.2以下，并且由所述脉冲照射的能量为0.1[mJ]以上，

Rp＝F/B···(2)。

在所述金属箔的激光切断方法中，也可以是，所述激光相对于所述表面相对地扫描，在所述激光的扫描速度为C[m/s]、所述表面上的所述激光的光斑直径为D[m]、并且所述激光的输出为E[W]的情况下，由下式表示的指标I为1.0×10^-7以上且1.0×10^-1以下，

I＝A×B×C×D×E···(3)。

在所述金属箔的激光切断方法中，也可以是，所述加工对象的厚度为500[μm]以下。

在所述金属箔的激光切断方法中，也可以是，所述金属箔具有被覆膜覆盖的覆盖部位以及未被该覆膜覆盖的露出部位，通过所述激光的扫描而将所述覆盖部位和所述露出部位连续地激光切断。

在所述金属箔的激光切断方法中，也可以是，所述激光的所述表面上的光斑直径为100[μm]以下。

在所述金属箔的激光切断方法中，也可以是，所述光斑直径为50[μm]以下。

在所述金属箔的激光切断方法中，也可以是，所述脉冲具有第一峰值以及比该第一峰值靠后的第二峰值，作为所述第二峰值的输出Pp2相对于所述第一峰值的输出Pp1之比的输出比Ro(＝Pp2/Pp1)为0.1以上且0.5以下。

在所述金属箔的激光切断方法中，也可以是，通过将所述激光相对于所述表面的扫描执行多次从而将所述加工对象激光切断。

在所述金属箔的激光切断方法中，也可以是，在无法通过一次的扫描切断所述加工对象的条件下执行所述多次的所述激光的扫描中的各次的扫描。

在所述金属箔的激光切断方法中，也可以是，在所述激光的扫描速度为C[m/s]、所述表面上的所述激光的光斑直径为D[m]、并且所述激光的输出为E[W]的情况下，通过在由下式表示的指标I为1.0×10^-2以上且1.0×10^-5以下的条件下，将所述激光的扫描执行两次，从而将厚度为100[μm]以上的所述加工对象激光切断，

I＝A×B×C×D×E···(3)。

在所述金属箔的激光切断方法中，也可以是，在将所述加工对象激光切断的工序之前，具有通过激光的照射而除去所述表面上的涂布物质的工序。

在所述金属箔的激光切断方法中，也可以是，在除去所述表面上的涂布物质的工序以及将所述加工对象激光切断的工序中，以所述表面上的相同的路径扫描所述激光。

发明效果

根据本发明，能够得到能够将作为加工对象的金属箔激光切断的更加改善了的新的金属箔的激光切断方法。

附图说明

图1是第一实施方式的激光切断装置的例示性的概要结构图。

图2是第一实施方式的激光切断装置所包括的激光装置的例示性的概要结构图。

图3是示出从第一实施方式的激光切断装置照射的激光的输出的经时变化的一例的时序图。

图4是示出图3的激光的一个脉冲的放大图。

图5是作为由实施方式的激光切断装置切断了的加工对象的厚度100[μm]的金属箔的切断缘以及其附近的一例的俯视下的拍摄图像。

图6是图5的金属箔的切断缘的侧视下的拍摄图像。

图7是作为参考例的与图5、6相同的金属箔以与图5、6不同的条件被激光切断了的情况的切断缘以及其附近的一例的俯视下的拍摄图像。

图8是图7的金属箔的切断缘的侧视下的拍摄图像。

图9是作为由实施方式的激光切断装置切断了的加工对象的厚度10[μm]的金属箔的切断缘以及其附近的一例的俯视下的拍摄图像。

图10是图9的金属箔的切断缘的侧视下的拍摄图像。

图11是作为参考例的与图9、10相同的金属箔以与图9、10不同的条件被激光切断了的情况的切断缘以及其附近的一例的俯视下的拍摄图像。

图12是图11的金属箔的切断缘的侧视下的拍摄图像。

图13是示出针对多个金属箔的样本的与占空比以及指标相应的激光切断的实验结果的图表。

图14是第二实施方式的激光切断装置的例示性的概要结构图。

具体实施方式

以下，公开本发明的例示性的实施方式。以下所示的实施方式的结构以及由该结构带来的作用以及结果(效果)是一例。本发明也能够通过以下的实施方式所公开的结构以外来实现。另外，根据本发明，能够得到通过结构而得到的各种效果(也包括派生的效果)中的至少一个。

以下所示的实施方式具备相同的结构。因而，根据各实施方式的结构，能够得到基于该相同的结构的相同的作用以及效果。另外，以下，存在对这些相同的结构赋予相同的附图标记并且省略重复的说明的情况。

另外，在各图中，由箭头X表示X方向，由箭头Y表示Y方向，由箭头Z表示Z方向。X方向、Y方向以及Z方向相互交叉并且正交。Z方向是加工对象W的表面Wa(加工面)的法线方向。需要说明的是，在几个图中，X方向作为扫描方向SD而例示，但扫描方向SD与Z方向交叉即可，并不限定于X方向。

[第一实施方式]

[激光切断装置的结构]

图1是第一实施方式的激光切断装置100的概要结构图。激光切断装置100具备激光装置110、光学头120、连接激光装置110与光学头120的光纤130以及控制器140。

激光切断装置100的加工对象W例如由具有导电性的金属材料制作。金属材料例如是铜、铜合金那样的铜系材料、铝、铝合金那样的铝系材料。在这样的情况下，加工对象W也能够被称为金属导体。

另外，加工对象W例如是厚度为500[μm]以下的金属箔10，但不限定于此。

另外，金属箔10例如也可以是锂离子电池那样的电池的电极。在该情况下，也可以在金属箔10例如涂布有二氧化锰、锂那样的活性物质。另外，激光切断装置100也可以将涂布有活性物质的部分以及未涂布活性物质的部分这两方通过一次的扫描而连续地切断。活性物质也能够被称为覆膜、涂膜、涂布物质、表层、表层材料。需要说明的是，作为激光切断装置100的加工对象W的金属箔10并不限定于电池的电极，例如也可以是涂布有活性物质以外的不同的物质的金属箔，也可以是形成有镀层那样的表层的金属箔，也可以是在表面的整体上形成有覆膜、表层的金属箔，也可以具有形成有覆膜、表层的部分以及未形成覆膜、表层的部分，覆膜、表层也可以不存在。

激光装置110具备激光振荡器，作为一例，构成为能够输出几kW的功率的单模的激光。关于激光装置110，见后述。

光纤130将从激光装置110输出的激光导向光学头120。在激光装置110输出单模激光的情况下，光纤130构成为传播单模激光。在该情况下，单模激光的M²光束质量设定为1.2以下。另外，在激光装置110输出多模激光的情况下，光纤130构成为传播多模激光。

光学头120是用于将从激光装置110输入的激光向加工对象W照射的光学装置。光学头120具有准直透镜121以及聚光透镜122。准直透镜121以及聚光透镜122也能够被称为光学部件。光学头120也可以具有准直透镜121以及聚光透镜122以外的光学部件。

在本实施方式中，光学头120为了在加工对象W上进行激光L的照射的同时扫描激光L，而构成为能够变更与加工对象W的相对位置。光学头120与加工对象W的相对移动能够通过光学头120的移动、加工对象W的移动、或光学头120以及加工对象W这两方的移动而实现。

准直透镜121使输入的激光准直。准直了的激光成为平行光。另外，聚光透镜122将作为平行光的激光聚光，并作为激光L(输出光)向加工对象W照射。

通过这样的结构，光学头120向加工对象W的表面Wa沿Z方向的相反方向照射激光L。来自光学头120的激光L的照射方向是Z方向的相反方向。另外，光学头120例如能够以使光束直径成为10[μm]以上的方式将激光L聚光。

控制器140控制激光装置110的工作、对光学头120或加工对象W进行支承的工作台的驱动机构的工作。

[激光装置]

图2是激光装置110的一例的概要结构图。激光装置110也能够被称为光源装置。图2的激光装置110是能够连续地输出激光的CW激光器。激光装置110也能够被称为激光振荡器。

图2所例示的激光装置110为光纤激光器，且具备多个半导体激发光源1、多个光纤2、光合波器3、光纤布拉格光栅(FBG)4、放大用光纤5、FBG7、光合波器8、多个光纤9、多个半导体激发光源6以及输出光纤11。各要素适当通过光纤而连接。输出光纤11与图1所示的光纤130光学结合、或者是光纤130的一部分(输入端)。

作为激发光源的多个半导体激发光源1分别输出向放大用光纤5供给的激发光。激发光具有能够使放大用光纤5进行光激发的波长、例如915[nm]的波长。多个光纤2分别将从各半导体激发光源1输出的激发光传输，并向光合波器3输出。

光合波器3在本实施方式中由TFB(tapered fiber bundle)构成。光合波器3将从各光纤2输入的激发光合波于信号光端口的光纤，并向放大用光纤5输出。

放大用光纤5是在由石英系玻璃制作的芯部添加有作为放大物质的镱(Yb)离子的YDF(ytterbium doped fiber)，且是在芯部的外周顺次形成有由石英系玻璃制作的内侧包层以及由树脂等制作的外侧包层的双包层型的光纤。需要说明的是，放大用光纤5的芯部的NA例如为0.08，且放大用光纤5的芯部构成为以单模方式传输Yb离子的发光、例如波长1070[nm]的光。放大用光纤5的芯部的吸收系数例如在波长915[nm]下为200[dB/m]。另外，输入到芯部的激发光向激光振荡光的功率变换效率例如为70％。

作为后端侧反射机构的FBG4连接于光合波器3的信号光端口的光纤与放大用光纤5之间。对于FBG4而言，中心波长例如为1070[nm]，中心波长以及其周边的约2[nm]的宽度的波段中的反射率为约100％，波长915[nm]的光大部分透过。另外，作为输出侧反射机构的FBG7连接于光合波器8的信号光端口的光纤与放大用光纤5之间。对于FBG7而言，中心波长为与FBG4大致相同的例如1070[nm]，中心波长的反射率为10％～30％程度，反射波段的半峰全宽为约1[nm]，波长915[nm]的光大部分透过。

FBG4、7相对于放大用光纤5的两端分别配置，针对波长1070[nm]的光构成光纤共振器。

作为激发光源的多个半导体激发光源6分别输出向放大用光纤5供给的激发光。激发光具有能够使放大用光纤5进行光激发的波长、例如915[Bm]的波长。多个光纤9分别将从各半导体激发光源6输出的激发光传输，并向光合波器8输出。

光合波器8与光合波器3同样地，在本实施方式中由TFB构成。光合波器8将从各光纤9输入的激发光合波于信号光端口的光纤，并向放大用光纤5输出。

在放大用光纤5中，利用激发光而将芯部的Yb离子光激发，发出包括波长1070[nm]的频带的光。波长1070[nm]的发光通过放大用光纤5的光放大作用以及由FBG4、7构成的光共振器的作用而进行激光振荡。

输出光纤11配置于与FBG7相反的一侧，且与光合波器8的信号光端口的光纤连接。振荡后的激光(激光振荡光)从输出光纤11输出。激光装置110通过后述那样的控制器140的控制，输出激光的脉冲而作为脉冲激光进行工作。但是，激光装置110也可以是以其他方式产生脉冲的脉冲激光器、与光纤激光器不同的光放大方式的激光装置。

[激光切断方法]

在使用了激光切断装置100的激光切断时，首先，加工对象W以被激光L照射的方式设置。然后，在激光L照射于加工对象W的状态下，激光L与加工对象W相对移动。由此，激光L在照射于表面Wa上的同时在该表面Wa上沿扫描方向SD移动(扫描)。被激光L照射到的部分熔融并被切断。

[间歇照射]

图3是示出激光L的功率的经时变化的时序图，图4是图3的一部分(一个脉冲)的放大图。

在激光切断中，当强激光L接触金属箔10时，有时切断缘弯折、或者卷缩。但是，若减小激光L的输出，则激光切断需要时间。于是，发明人们反复进行深入研究的结果是得到了如下见解，即，在加工对象W为金属箔10的情况下，通过如图3、4所示那样，将激光L向表面Wa以规定的频率间歇地(断续地)照射，能够以更短的加工时间得到更良好的结果。

发明人们通过实验研究，发现了激光L的脉冲的频率(1/A，A：脉冲周期[s]，参照图3、4)优选为6[KHz]以上且1[MHz]以下。

另外，发明人们通过实验研究，关于激光L的脉冲的占空比Rd发现了优选的范围。在此，控制器140以在上述那样的高频率下切换接通与断开、即输出状态(工作状态)与停止状态(非输出状态、非工作状态)的方式控制激光装置110。具体而言，例如，控制器140以在时间上向半导体激发光源1、6供给矩形波形状的电力的方式输出控制信号。在该情况下，由激光装置110进行的激光L的输出的经时变化不会成为完整的矩形波，作为一例，成为图3、4所示那样的钝的波形。于是，发明人们如以下的式(1)那样定义从激光装置110输出的激光L的脉冲的占空比Rd[％]。

Rd＝A×B×100···(1)

在此，B[s](参照图4)是脉冲的半峰全宽，是相对于脉冲的最大值Pmax[W]成为其半值(0.5Pmax)的值的宽度(时间宽度)，且在一个脉冲内存在成为0.5Pmax的多个时刻的情况下，设为最远的两个时刻间的时间宽度。发明人们通过实验研究，判明了占空比Rd[％]优选为0.1以上且80以下，更进一步优选为0.2以上且40以下。

另外，发明人们通过实验研究，关于脉冲的波形发现了优选的范围。在此，发明人们如以下的式(2)那样定义脉冲比Rp。

Rp＝F/B···(2)

在此，F是脉冲的1/e²宽度，B是脉冲的半峰全宽。脉冲的1/e²宽度是相对于脉冲的最大值Pmax成为1/e²(≈0.135)的值的宽度，在一个脉冲内存在多个成为1/e²的值的情况下，设为最远的两个时刻间的时间宽度。脉冲比Rp是表示脉冲的宽广度的指标，值越大，则表示脉冲越宽广。发明人们的通过实验研究，判明了脉冲比Rp优选为1以上且7以下。另外，判明了优选为激光L的M2光束质量为1.2以下，并且由脉冲照射的能量为0.1[mJ]以上。

并且，发明人们通过实验研究，关于由以下的式(3)表示的指标I发现了优选的范围。

I＝A×B×C×D×E···(3)

在此，C[m/s]是激光L的扫描速度，D[m]是激光L的加工对象W的表面Wa上的光斑直径，E[W]是激光L的输出。需要说明的是，光斑直径D(光束直径)定义为包括该光斑的功率的峰值且峰值功率的1/e²以上的功率的区域的直径。另外，在不为圆形的光斑的情况下，能够将与扫描方向SD垂直的方向上的成为峰值功率的1/e²以上的功率的区域的长度定义为光斑直径。需要说明的是，光斑的功率分布并不限定于高斯形状。发明人们的通过实验研究，判明了指标I优选为1.0×10^-7以上且1.0×10^-1以下。

[实验结果]

图5、6是作为加工对象W的金属箔10为作为在表面涂布有活性物质的电极的厚度100[μm]的铝箔、占空比Rd为6.1、并且指标I为3.84×10^-3的情况的实验结果。图5是示出切断缘10a以及其附近的俯视图，图6是切断缘10a的侧视图。如根据图5、6明确的那样，在该条件下，能够得到弯曲、卷缩、碎渣、溅射等较少或者没有的良好的切断缘10a(加工状态)。

图7、8是作为相对于与图5、6相同的加工对象W改变了激光L的照射条件的情况的参考例的实验结果。在图7、8中，占空比Rd为100，并且指标I为3.84×10^-3。占空比Rd为100意味着不是脉冲状的激光L的间歇照射，而是激光L的连续照射。图7是示出切断缘10a以及其附近的俯视图，图8是切断缘10a的侧视图。如将图7、8与图5、6进行比较参照则明确的那样，在该条件下，切断缘10a的变形更大，卷缩或者弯曲。

图9、10是作为加工对象W的金属箔10为厚度10[μm]的铜箔、占空比Rd为6.1、并且指标I为3.84×10^-3的情况的实验结果。图9是示出切断缘10a以及其附近的俯视图，图10是切断缘10a的侧视图。如根据图9、10明确的那样，在该条件下，能够得到弯曲、卷缩、碎渣、溅射等较少或者没有的良好的切断缘10a(加工状态)。

图11、12是作为相对于与图9、10相同的加工对象W改变了激光L的照射条件的情况的参考例的实验结果。在图11、12中，占空比Rd为100，并且指标I为6.3×10^-2。由于占空比Rd为100，因此该情况下激光L也连续照射。图11是示出切断缘10a以及其附近的俯视图，图12是切断缘10a的侧视图。如根据图11、12明确的那样，在该条件下，产生碎渣10b、或者切断缘10a较大地卷缩或者弯曲。

另外，存在铝箔、铜箔那样的一个金属箔10具有被活性物质那样的覆膜覆盖的覆盖部位以及未被该覆膜覆盖的露出部位的情况。发明人们通过实验的研究，确认了即使在那样的情况下，通过例如与金属箔10、覆膜的材质、厚度那样的规格相应的占空比Rd、指标I的适当的设定，也能够在由覆盖部位和露出部位的范围的激光L的一次扫描进行的该覆盖部位以及露出部位的连续的激光切断中，在该覆盖部位以及露出部位这两方得到良好的加工状态。根据这样的方法，能够更迅速地执行具有覆盖部位和露出部位的金属箔10的激光切断，进而能够更加缩短包括该金属箔10的部件、产品的制造所耗费的所需时间。

另外，在金属箔10的制造工序中，例如在更换产品批次而开始切断加工时、为了更换产品批次而结束切断加工时、产生了其他故障等时等，存在扫描速度变化的情况。扫描速度的变化有可能对加工品质造成不良影响。发明人们通过实验的研究，确认了即使在连续的激光切断中扫描速度变化那样的情况下，通过例如与该扫描速度相应的占空比Rd、指标I的适当的设定或者变更，也能够达到良好的加工状态。根据这样的方法，能够抑制由扫描速度的变化引起的加工品质的降低，容易确保所需要的加工品质，并提高加工的成品率。

图13是示出将横轴设为占空比Rd、将纵轴设为指标I的情况的实验结果的一部分的图表。根据图13，能够理解在占空比Rd以及指标I分别为规定范围内的情况下，能够执行优选的激光切断。

另外，通过发明人们的深入研究，判明了光斑直径(光束直径)D优选为100[μm]以下，更优选为50[μm]以下，更进一步优选为30[μm]以下。这是因为，当光斑直径D过大时，会对切断区域(切口)的外侧即加工对象W赋予热能，例如有可能产生由热引起的氧化那样的质量不良。

并且，判明了在如图3、4所示那样脉冲具有第一峰值P1以及比该第一峰值P1靠后的第二峰值P2的情况下，第二峰值P2的输出Pp2相对于第一峰值P1的输出Pp1之比Ro(＝Pp2/Ppl，以下称为输出比Ro)优选为0.1以上且0.5以下。例如，当将作为红外光的激光向铜系材料、铝系材料那样的对该激光的反射率比较高的材料照射时，存在难以利用仅具有一个峰值的脉冲赋予切断所需的能量的情况。另外，当第二峰值P2的输出比第一峰值P1的输出高时，存在对切断区域的周围的热影响过大的情况。关于这点，如上所述，在将输出比Ro设为0.1以上且0.5以下的情况下，即使对于对激光的反射率比较高的材料，也能够首先利用第一峰值P1熔融材料，接着利用与第一峰值P1相比输出较低的第二峰值P2确保切断所需且适当的能量。由此，能够进行更可靠的切断，并且也抑制对切断区域的周围的热影响，能够达到弯曲、卷缩、碎渣、溅射等较少或者没有的良好的切断缘10a。从这样的观点出发，优选在由第一峰值P1熔融了的区域固化之前，向该区域照射与第一峰值P1相比输出较低的第二峰值P2。另外，第一峰值P1与第二峰值P2的时间间隔例如能够设为5.0[μsec]以下。

另外，判明了也可以执行以下的(1)或(2)那样的多次的照射。

(1)将不通过一次的扫描完成加工对象W的切断的条件下的扫描以相同的路径执行多次，从而切断加工对象W。在加工对象W的表面例如涂布有陶瓷、聚合物那样的脆而容易破裂的材料、活性物质等(以下，称为涂布物质)的情况下，当投入过剩的能量时，有可能在涂布物质产生破裂、蒸发那样的不良影响。关于这点，如上所述，在不通过一次的扫描完成加工对象W的切断的条件下分为多次执行激光的扫描，从而能够抑制由于过剩的能量的投入而在涂布物质产生破裂、蒸发那样的不良影响。

另外，可知关于(1)，在加工对象W的厚度为100[μm]以上的情况下，通过在指标I为1.0×10^-2以上且1.0×10^-5以下的条件下将扫描执行两次，能够在抑制对涂布物质的不良影响的同时切断加工对象W。

(2)首先在切断区域(切断预定区域)以及其附近通过激光的照射而除去涂布物质，之后执行上述的本实施方式的激光的扫描，从而切断加工对象W。在该情况下，能够在排除由涂布物质造成的影响的基础上执行能量效率更高且更高质量的激光切断。需要说明的是，也可以在除去涂布物质的工序以及执行激光切断的工序中以相同的路径扫描激光。另外，在除去涂布物质的工序中照射的激光可以是脉冲，也可以是连续波。

以上，如说明的那样，在本实施方式中，例如向作为加工对象W的金属箔10的表面Wa以1[MHz]以下的频率断续地照射激光L的脉冲，从而将该加工对象W激光切断。

另外，在本实施方式中，例如，激光L的脉冲的占空比Rd[％]可以为0.1以上且80以下，也可以为0.2以上且40以下。

另外，在本实施方式中，例如，也可以是，脉冲比Rp为1以上且7以下，并且激光L的M2光束质量为1.2以下，并且由脉冲照射的能量为0.1[mJ]以上。

另外，在本实施方式中，例如，指标I也可以为1.0×10^-7以上且1.0×10^-1以下。

根据这样的金属箔的激光切断方法，例如能够以更少的能量在更短的所需时间内执行更高质量的切断。

[第二实施方式]

图14是第二实施方式的激光切断装置100A的概要结构图。在本实施方式中，光学头120在准直透镜121与聚光透镜122之间具有电扫描仪(galvanoscanner)126。电扫描仪126具有两个反射镜126a。通过这两个反射镜126a的姿态的变化，从而激光L的照射方向以及照射位置变化。即，激光切断装置100A能够不使光学头120移动地使激光L的照射位置移动，并扫描激光L。控制器140能够以使反射镜126a的角度(姿态)变化的方式控制与各反射镜126a对应的马达126b的工作。通过本实施方式，也能够得到与上述第一实施方式相同的作用以及效果。

以上，例示了本发明的实施方式，但上述实施方式为一例，并不意在限定发明的范围。上述实施方式能够以其他各种方式实施，且能够在不脱离发明的主旨的范围内进行各种省略、置换、组合、变更。另外，各结构、形状等规格(构造、种类、方向、型号、大小、长度、宽度、厚度、高度、数、配置、位置、材质等)能够适当变更来实施。

另外，在对加工对象扫描激光的情况下，也可以利用公知的旋摆(wobbling)、横摆(weaving)、输出调制等进行扫描，并调节熔池的表面积。

另外，加工对象也可以如带镀层的金属板那样在金属的表面存在较薄的其他金属的层。

另外，激光装置(激光振荡器)并不限定于CW激光器，也可以是例如能够实现规定的高频率下的间歇照射以及规定范围的占空比的脉冲激光。

工业实用性

本发明能够在金属箔的激光切断方法中利用。

附图标记说明

1 半导体激发光源

2 光纤

3 光合波器

4 FBG

5 放大用光纤

6 半导体激发光源

7 FBG

8 光合波器

9 光纤

10 金属箔

10a 切断缘

10b 碎渣

11 输出光纤

100、100A 激光切断装置

110 激光装置(激光振荡器)

120 光学头

121 准直透镜

122 聚光透镜

126 电扫描仪

126a 反射镜

126b 马达

130 光纤

140 控制器

A 脉冲周期

B 半峰全宽

C 扫描速度

D 光斑直径

E 输出

F 1/e²宽度

I 指标

L 激光

P1 第一峰值

P2 第二峰值

Pp1、Pp2 输出

Pmax 最大值

SD 扫描方向

Rd 占空比

Rp 脉冲比

W 加工对象

Wa 表面

X 方向

Y 方向

Z 方向(法线方向)。

Claims

1.一种金属箔的激光切断方法，其中，

通过向作为加工对象的金属箔的表面以1[MHz]以下的频率断续地照射激光的脉冲从而将该加工对象激光切断。

2.根据权利要求1所述的金属箔的激光切断方法，其中，

在所述频率为A[Hz]、并且所述脉冲的半峰全宽为B[s]的情况下，由下式表示的占空比Rd[％]为0.1以上且80以下，

Rd＝A×B×100···(1)。

3.根据权利要求2所述的金属箔的激光切断方法，其中，

所述占空比Rd[％]为0.2以上且40以下。

4.根据权利要求2或3所述的金属箔的激光切断方法，其中，

在所述半峰全宽为B且所述脉冲的l/e²宽度为F[s]的情况下由下式表示的脉冲比Rp为1以上且7以下，所述激光的M2光束质量为1.2以下，并且由所述脉冲照射的能量为0.1[mJ]以上，

Rp＝F/B···(2)。

5.根据权利要求2～4中任一项所述的金属箔的激光切断方法，其中，

所述激光相对于所述表面相对地扫描，

在所述激光的扫描速度为C[m/s]、所述表面上的所述激光的光斑直径为D[m]、并且所述激光的输出为E[W]的情况下，由下式表示的指标I为1.0×10^-7以上且1.0×10^-1以下，

I＝A×B×C×D×E···(3)。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的金属箔的激光切断方法，其中，

所述加工对象的厚度为500[μm]以下。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的金属箔的激光切断方法，其中，

所述金属箔具有被覆膜覆盖的覆盖部位以及未被该覆膜覆盖的露出部位，

通过所述激光的扫描而将所述覆盖部位和所述露出部位连续地激光切断。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的金属箔的激光切断方法，其中，

所述激光的所述表面上的光斑直径为100[μm]以下。

9.根据权利要求8所述的金属箔的激光切断方法，其中，

所述光斑直径为50[μm]以下。

10.根据权利要求1～9中任一项所述的金属箔的激光切断方法，其中，

所述脉冲具有第一峰值以及比该第一峰值靠后的第二峰值，

作为所述第二峰值的输出Pp2相对于所述第一峰值的输出Pp1之比的输出比Ro(＝Pp2/Pp1)为0.1以上且0.5以下。

11.根据权利要求1～10中任一项所述的金属箔的激光切断方法，其中，

通过将所述激光相对于所述表面的扫描执行多次从而将所述加工对象激光切断。

12.根据权利要求11所述的金属箔的激光切断方法，其中，

在无法通过一次的扫描切断所述加工对象的条件下执行所述多次的所述激光的扫描中的各次的扫描。

13.根据权利要求12所述的金属箔的激光切断方法，其中，

在所述激光的扫描速度为C[m/s]、所述表面上的所述激光的光斑直径为D[m]、并且所述激光的输出为E[W]的情况下，通过在由下式表示的指标I为1.0×10^-2以上且1.0×10^-5以下的条件下，将所述激光的扫描执行两次，从而将厚度为100[μm]以上的所述加工对象激光切断，

I＝A×B×C×D×E···(3)。

14.根据权利要求1～13中任一项所述的金属箔的激光切断方法，其中，

在将所述加工对象激光切断的工序之前，具有通过激光的照射而除去所述表面上的涂布物质的工序。

15.根据权利要求14所述的金属箔的激光切断方法，其中，

在除去所述表面上的涂布物质的工序以及将所述加工对象激光切断的工序中，以所述表面上的相同的路径扫描所述激光。